Artykuł do pobrania w formacie .doc:
Jeszcze trochę o końcówkach, pomiarach i …Chińczykach
Tak się składa, że w ciągu kilku ostatnich miesięcy sporo czasu spędziłem na testowaniu różnych wzmacniaczy mocy, a także na „przekopywaniu” internetu w poszukiwaniu materiałów na ten temat. Wszystkie te działania w zasadzie potwierdziły niemal w 100% t0, o czym pisałem tutaj:
https://pmpproaudio.pl/skad-ta-moc-i-dlaczego-taka-duza-czyli-rzecz-o-koncowkach-mocy/
i tutaj:
https://pmpproaudio.pl/garsc-ciekawostek-po-przerwie/
Nie muszę chyba tłumaczyć, że do zawartości sieci należy podchodzić z pewnym dystansem, który czasem trudno zachować, nie będąc fachowcem w danej dziedzinie. Sądzę, że dobrą metodą jest poświęcenie szczególnej uwagi publikacjom zamieszczanym nie przez producentów czy nawet przez prasę branżową (mającą z producentami różne układy), ale przez „wolnych strzelców” lub firmy nie zajmujące się produkcją, tylko serwisem. Jedną z takich ciekawych stron pozwolę sobie teraz podlinkować, choć nie zajmuje się ona wyłącznie techniką audio, a nawet wręcz bym powiedział, że to margines jej działalności. Jednak zamieszczone tam testy naprawianych wzmacniaczy wydają się bardzo rzetelne i czasem dość zaskakujące w kontekście producentów. Oto więc firma z Wielkiej Brytanii i wpisy na interesujący nas temat:
https://www.abeltronics.co.uk/amptesting.php
Nie ma tych testów zbyt wiele i przeważnie dotyczą starszych urządzeń, ale „wyłuskałem” ciekawy dopisek odnośnie końcówki Powersoft K8. Oto on:
Zmierzono tylko wartości szczytowe, ze względu na ustawienia ogranicznika prądu zasilacza na 13A
W lipcu ub. roku w artykule o mocy końcówek zamieściłem m.in. bardzo rozbudowany test wzmacniacza Powersoft X4. Kto chce, może sobie przypomnieć ten felieton i porównać z krótką informacją powyżej, a ja tylko dodam, że takiej wartości „gołe” zabezpieczenie w formie tradycyjnego bezpiecznika 13A wystarcza z trudem do ochrony końcówki o mocy ok. 800W na kanał przy obciążeniu 4 OHm, a i to nie zawsze, bo sporo zależy od sprawności urządzenia. A K8 reklamowany jest jako wzmacniacz o mocy 3000W na kanał przy obciążeniu 4OHm. Dla zainteresowanych udostępniam poniżej test tej końcówki, którego autorem jest mój kolega, Przemek Waszkiewicz:
Doświadczenia z ostatnich miesięcy skłoniły mnie do zastosowania zasady, zgodnie z którą do 3 x sztuka i postanowiłem jeszcze raz podjąć temat końcówek mocy. Tak więc może na początek o różnych metodach pomiarów wzmacniaczy, bo jak się okazuje, sprawa jest jeszcze bardziej złożona, niż przedstawiłem to wcześniej. O różnicach w zachowaniu się wzmacniaczy w zależności od tego, czy testujemy je ciągłym sygnałem sinus czy paczkami impulsów już pisałem, a teraz wkleję fragment artykułu, gdzie autor opisuje dość szczegółowo różne metody pomiarowe (tłumaczenie Google i warto zauważyć, że szum tłumacz przełożył na hałas, choć i tak poradził sobie całkiem dobrze):
Zainteresowani mogą zapoznać się z całością tego materiału tutaj (tytuł jest mój):
pomiary mocy wzmacniaczy
Moja konkluzja z tej lektury jest taka, że każdy producent może dla celów marketingowych wybrać sobie taką metodę, która przedstawi jego produkt w najlepszym świetle, bo nawet jeśli określi w miarę precyzyjnie stosowane procedury to i tak dla przeciętnego odbiorcy liczyć się będą tylko „mityczne” kilowaty i waga urządzenia zgodnie z powszechną już dziś zasadą, że im więcej mocy i im lżejszy wzmacniacz tym lepiej.
Ja zazwyczaj ograniczam się do najprostszej i nie wywołującej kontrowersji metody pomiarem ciągłym sygnałem sinus, przy czym pojęcie „ciągły” dziś rozumiem trochę inaczej niż 20 czy 30 lat temu, zdając sobie sprawę z faktu, że trzeba iść z duchem czasu nawet wówczas, gdy nie do końca nam się to podoba. Poza metodami pomiaru ważne jest również to, w jaki sposób się je przeprowadza i przy użyciu jakiej aparatury, bo w praktyce bywa z tym bardzo różnie, szczególnie w przypadku działań mniej lub bardziej kompetentnych amatorów. Na poniższym filmiku prezentuję moje stanowisko pomiarowe i pokrótce omawiam te jego elementy, które wykorzystuję w codziennej praktyce:
A teraz pochylę się jeszcze nad kwestią zabezpieczeń od strony sieci, bo pisałem poprzednio, że wzmacniacz pewnej znanej firmy po obciążeniu go mocą daleką od znamionowej już po kilku sekundach aktywował automatyczny bezpiecznik sieciowy. Pytanie jest następujące: dlaczego inne wzmacniacze tak się nie zachowują mimo, że wartość bezpiecznika sieciowego jest czasem mniejsza albo co najwyżej zbliżona do możliwości prądowych uzwojenia pierwotnego w stosunku do deklarowanej mocy wyjściowej ? Tutaj oczywiście „kłania się” kwestia sprawności końcówki, którą to sprawność łatwo wyliczyć, mierząc prąd pobierany z sieci i moc wyjściową. Otóż dzieje się tak dlatego, że bardziej zaawansowane konstrukcje posiadają wewnętrzne układy kontroli prądu wyjściowego, które nie pozwalają na zbyt duże obciążenie zasilacza i to niezależnie od tego, czy mamy do czynienia z klasyczną końcówką z trafo, czy z zasilaczem impulsowym. W takim wypadku bezpiecznik sieciowy pełni w zasadzie rolę „awaryjną” i działa np. w sytuacji totalnego zwarcia, więc często nie jest nawet dostępny z zewnątrz, aby użytkownik nie miał możliwości jego wymiany we własnym zakresie. Takie „sprytne” choć zazwyczaj dość złożone układowo rozwiązanie sprawia, że gdy np. użytkownik będzie starał się wymusić na wzmacniaczu więcej niż ten jest w stanie dać (np. poprzez pracę na obciążeniu 2 Ohm), wzmacniacz po prostu ograniczy moc i nie spowoduje przepalenia bezpiecznika sieciowego. Stąd w prospektach niektórych producentów możemy dostrzec informację, że dany wzmacniacz ma np. mniejszą moc na obciążeniu 2 Ohm niż na 4 Ohm, co trochę „przeczy logice” ale jest właśnie efektem zastosowania rozbudowanych układów zabezpieczających. Czyni to taką końcówkę urządzeniem bardziej „idiotoodpornym” choć oczywiście na „nawiedzonego” DJ-a idealnego sposobu nie ma.
Jednak rozbudowa elektroniki jest kosztowna zarówno na etapie projektu jak i w kontekście konieczności użycia większej ilość podzespołów, więc wiele firm idzie po najmniejszej linii oporu, stosując automatyczne zabezpieczenia, które w przypadku zadziałania wymagają interwencji użytkownika – prostej, bo identycznej jak w warunkach domowych i nawet łatwiejszej niż regulacja temperatury pieca grzewczego, co może być walorem w sytuacji, gdy sprzęt obsługuje jakaś pani artystka we własnym zakresie. Niestety bywa również i tak, że wzmacniacz nie ma praktycznie żadnych zabezpieczeń oprócz bezpiecznika sieciowego i jeśli dobrany jest on z nieodpowiednio dużym zapasem, to przeciążenie końcówki może skutkować jej totalną destrukcją, co dotyka często układy zasilaczy impulsowych wzmacniaczy klasy budżetowej. Na fotografii pokazuję trafo z przetwornicy takiego właśnie urządzenia, które wg producenta ma oddać po 500W na 4 kanałach przy obciążeniu 4Ohm. Tymczasem w trakcie testów 4 x 8ohm ( gdy końcówka próbowała oddać ok. 200W na kanał) po mniej więcej minucie nastąpił „wybuch” i zasilacz uległ poważnej awarii, a trafo jest do wyrzucenia. Jakoś mnie to nie dziwi, skoro nominalną moc 2kW miał zapewnić taki transformatorek:
Wiele prostych końcówek tego typu nie posiada żadnych zabezpieczeń modułów mocy, co w przypadku ich awarii bardzo często skutkuje właśnie uszkodzeniami przetwornicy. Na szczęście w tym konkretnym przypadku sprzed lat producent wywiązał się ze zobowiązań gwarancyjnych i przysłał nowy wzmacniacz z adnotacją, że ten uszkodzony nie podlega naprawie. Inna sprawa, że nowy długo nie pochodził, bo uszkodził się jeden z 4 kanałów, co w tym akurat przypadku powodowało wyłączenie całego wzmacniacza po krótkiej pracy. A warto dodać, że ta końcówka oferowana jest już od ok. 15 lat, prawdopodobnie bez żadnych modyfikacji i za pieniądze, które trzeba za nią zapłacić, w tej samej firmie można kupić co najmniej kilkanaście tańszych wzmacniaczy, lepszych o 2 klasy i bardziej niezawodnych. Tyle, że trochę większych i cięższych, ale ważne, że klient ma możliwość wyboru.
Kolejną kwestią którą chciałbym poruszyć, jest powszechna dziś praktyka kopiowania produktów znanych firm przez firmy z Państwa Środka i pół biedy, jeśli kopiowane urządzenia w zasadzie nie odbiegają specjalnie od oryginałów. Dużo gorzej jest wtedy, gdy jakiś sprytny i bezczelny Chińczyk skopiuje np 1:1 obudowę, czyli przedni i tylny panel i całą resztę, ale w środku będzie to zupełnie inny wzmacniacz. Oto przykład, nawiązujący do znanego produktu Electro-Voice, czyli wzmacniaczy z serii Q.
Najpierw oryginał:
A to identyczna z zewnątrz podróba:
Każdy chyba widzi, że w środku to zupełnie inny wzmacniacz, choć zewnętrznie nie do odróżnienia. Nie twierdzę, że jest bardzo zły, a nawet nie mam zupełnie żadnego zdania na jego temat ale wiem jedno – nawet w przybliżeniu nie jest to konstrukcja podobna do EV ani do bliźniaczej serii Dynacorda.
Powszechnie wiadomo, że Chińczycy kopiują wszystko „na potęgę” i sam dostałem na firmowego maila całkiem niedawno taką ofertę:
Skopiowałem tylko fragment zawartości maila, ale i tak każdy widzi w czym rzecz. Na OLX jest do kupienia jeden z takich mikserów i sprzedawca uczciwie twierdzi, że to Chińska kopia, a mój kolega, fan Dynacorda mówi, że dla niefachowca są trudne do odróżnienia od oryginałów, przynajmniej od zewnątrz. Jednak podstawową różnicą jest cena, bo tak kształtuje się ona na dzień dzisiejszy w popularnym sklepie niemieckim:
Wiadomo, że można sobie kupić np. Chińskiego LabGruppena, czy dajmy na to Crowna i jest np. firma, która oferuje kopie niemal wszystkich wzmacniaczy dostępnych na rynku, ale nie mam jakoś ochoty reklamować jej w tym miejscu. Być może niedługo skopiują nawet Behringera i w ten sposób kółko się zamknie, bo trudno sobie wyobrazić większą „perwersję” niż kopiowanie Chińczyka przez Chińczyka.
Wracając jednak do testowanych przeze mnie obecnie i w przeszłości wzmacniaczy chciałbym zwrócić uwagę na jeszcze 3 kwestie.
Pierwsza to ograniczniki, czyli inaczej mówiąc limitery, bez których profesjonalny wzmacniacz mocy nie ma racji bytu. Jeśli taki limiter jest stosowany, to moim zdaniem nie ma sensu udostępnianie użytkownikowi możliwości jego wyłączenia, bo korzyści zazwyczaj przewyższają ewentualne niedogodności, które hipotetycznie mogę dotyczyć sytuacji, gdy stosowane są zewnętrzne procesory głośnikowe i system składa się z co najmniej kilku końcówek.
Sposób działania ograniczników też bywa bardzo różny i zdarza się stosunkowo często, że nie działają one optymalnie, pozwalając np. na niewielkie lub krótkotrwałe przesterowanie (np. ze względu na zbyt duże stałe czasowe reakcji) co może być niebezpieczne dla głośników, szczególnie wysokotonowych. Może być również tak, że na niższych impedancjach obciążenia układ nie jest w stanie „zrekompensować” spadku napięcia zasilania i o ile np na 8 Ohm wzmacniacza nie da się przesterować, to już na 4 Ohm sytuacja wygląda znacznie gorzej. Podobnie może się dziać wówczas, gdy wzmacniacz z klasycznym zasilaczem transformatorowym będzie zasilany obniżonym napięciem sieciowym, a limiter będzie prostym układem, działającym na zasadzie kontroli napięcia od strony wejścia wzmacniacza. Bywa również tak, że choć producent deklaruje stosowanie limitera, to realnie działania takiego układu nie da się stwierdzić. Trafiła do mnie np. niedawno końcówka pewnego „kultowego” krajowego producenta, która na płycie czołowej miała diodę z napisem „limit”, ale jako żywo żadnego działania limitera nie odnotowałem i wzmacniacz wchodził w piękne prostokąty. Jednak dla równowagi muszę dodać, że inna krajowa końcówka firmy znanej choćby ze współpracy z Pol-Audio nie miała żadnego problemu z ogranicznikiem i spisywał się on wręcz wzorowo. Przy okazji uczulam na fakt, że niektórzy producenci zamiast opisu „clip” czy „peak” (co jednoznacznie informuje o przesterowaniu), opisują wskaźniki diodowe jako „limit” co oczywiście jest bardzo mylące, skoro o żadnym „limitowaniu” mowy nie ma. Warto również zauważyć, że jeśli nie zmuszamy wzmacniacza do pracy z ogranicznikiem, to jego zmierzona moc na 4 Ohm jest często dokładnie 2x większa niż na obciążeniu 8 Ohm właśnie dlatego, że zasilacz ma odpowiedni zapasa napięcia i nie działają ograniczniki prądowe (o ile w ogóle są zastosowane).
Jednak zaprojektowanie limitera działającego poprawnie niezależenie od okoliczności nie jest proste, bo wymaga porównywania sygnałów wejściowych i wyjściowych i to zarówno pod względem napięcia jak i prądu, więc mało wyrafinowane układy nie zawsze się sprawdzają. Być może w przyszłości zademonstruję na filmie kilka przykładów działania limiterów w różnych wzmacniaczach, choć dla mnie podstawowym kryterium jest to, żeby podając na wejście sygnał większy niż nominalna czułość końcówki (nawet sporo większy) nie dawało się zaobserwować na wyjściu jakiegokolwiek zniekształcenia sinusa, czyli w tym wypadku obcinania jego wierzchołków i najlepiej, jeśli limiter będzie poprawnie działał niezależnie od obciążenia, oczywiście w ramach dopuszczalnych przez producenta. W praktyce na oscyloskopie wygląda to tak, że napięcie wyjściowe dochodzi do pewnego poziomu, a potem, mimo zwiększania sygnału na wejściu, już nie rośnie. Niby proste, a praktyka pokazuje, że nie dla każdego producenta.
Drugą kwestią jest pasmo przenoszenia wzmacniacza, ze szczególnym uwzględnieniem jego najniższego zakresu. Niektóre końcówki wyposażane są w odłączane ograniczniki, pracujące przeważnie na częstotliwości ok. 40Hz i chwała im za to. Inne takiej opcji nie posiadają i co gorsza, pracują w dole z pełną mocą nawet poniżej 20Hz, co bywa zabójcze dla głośników, o ile nie zastosuje się zewnętrznych filtrów, dostępnych np. w większości crossoverów analogowych, bo jeśli chodzi o cyfrowe procesory głośnikowe, to taka funkcja jest „oczywistą oczywistością”. Jeśli jednak użytkownik posiada prosty system nagłośnieniowy (złożony np. z dwóch pełnopasmowych zestawów dwudrożnych) i używa do ich zasilania końcówki bez żadnych filtrów, to „mechaniczne” uszkodzenie głośników niskotonowych może być tylko kwestią czasu i wydaje się nieuniknione, jeśli delikwent lubi mocno wyeksponować dół. Prawda jest taka, że nawet duże głośniki basowe o średnicach 15 czy 18″ cali nie tolerują zbyt niskich częstotliwości, że nie wspomnę o satelitach na głośnikach 12″ czy nawet mniejszych. Jeśli na domiar złego delikwent używa końcówki nie tylko bez filtrów, ale i bez limitera, to staje się typowym klientem warsztatów zajmujących się naprawami głośników i co gorsza, raczej nie może liczyć na usunięcie usterki nawet w trakcie gwarancji, bo nie obejmuje ona „fizycznej” destrukcji przetworników. A skoro o pasmie mowa, to dobrze jest również, gdy końcówka estradowa nie przetwarza częstotliwości ponadakustyycznych i to zarówno z uwagi na nią samą, jak i na współpracujące ze wzmacniaczem głośniki, szczególnie wysokotonowe.
Biorąc powyższe pod uwagę, firma PMP projektując swoje wzmacniacze jeszcze w ubiegłym stuleciu, zadbała zarówno o instalowanie w nich własnej konstrukcji limiterów, jak i stosując aktywne filtry 12db/okt ograniczające pasmo zarówno od dołu jak i od od góry, w tym wypadku bez możliwości wyłączenia ich przez użytkownika. Posiadały one również wbudowany crossover dwudrożny, co bywa również „wartością dodaną” niektórych współczesnych końcówek. Na zdjęciu pokazuję końcówkę SPA 1200L, której ostatnie egzemplarze opuściły mój warsztat ok. 20 lat temu:
Dwa moduły umieszczone w tylnej części wzmacniacza zawierają układy wejść symetrycznych, crossoverów, filtrów górno i dolno przepustowych i sekcję limiterów. Można je zdemontować w celach serwisowych w ciągu 2 minut, podobnie jak widoczne przy krawędziach obudowy moduły driverów, a dostęp do tranzystorów mocy uzyskuje się po zdjęciu dolnej pokrywy i demontażu wstawek radiatorów, co zajmuje ok. 5 min. Piszę od tym dlatego, że w wielu współcześnie oferowanych końcówkach serwis jest bardzo utrudniony i często wymaga całkowitego demontażu urządzenia. Na poniższej fotografii pokazuję fragment panelu tylnego i po opisach na nim można łatwo zorientować się w opcjach konfiguracyjnych końcówki:
Na obudowie podaję również informację o dostępnych wewnątrz bezpiecznikach i dla zainteresowanych dodam, że w tym wzmacniaczu jest ich 11, w tym „duży” bezpiecznik sieciowy, widoczny na płytce „mains delay” lub jak kto woli „soft start”, czyli układu, który ogranicza duży prąd rozruchowy transformatora toroidalnego, w tym wypadku o mocy 1200W:
Warto dodać, że są na rynku wzmacniacze stosunkowo dużej mocy, które takiego układu nie posiadają, co może powodować uaktywnienie szybkich bezpieczników nadprądowych, o ile takie znajdują się w instalacji, w której końcówka będzie pracować.
Zaś jeśli chodzi o układy wbudowanych w końcówki crossoverów, to warto zauważyć, że niektóre firmy (np. QSC) stosują dość dziwne rozwiązanie, które pozwala jedynie na pracę jednego kanału w trybie górnoprzepustowym, a drugiego w trybie subwoofera, co „wymusza” na użytkowniku zakup 2 wzmacniaczy, jeśli chce stworzyć pełnowartościowy system bi-amp.
Trzecia kwestia to chłodzenie, czyli sposób, w jaki firmy radzą sobie z odprowadzaniem ciepła z wnętrza końcówek mocy. Bezwzględnie trzeba zwrócić uwagę na to, jak powietrze z otoczenia dostaje się do końcówki i jak się niej wydostaje, bo dużym błędem jest umieszczenie w racku dwóch (lub więcej) wzmacniaczy o odwrotnym przepływie powietrza. Jeśli bowiem wentylatory jednego wzmacniacza będą zasysać powietrze z przodu i wydmuchiwać je przez tylny panel, a drugiego odwrotnie, to jasne jest, że nawzajem będę się dodatkowo ogrzewać, a tego przecież byśmy nie chcieli. Co gorsza, wielu producentów uznaje, że chłodzenie przód-tył i odwrotnie to banał i wykorzystuje do tego celu np. boczne perforacje, co w zasadzie niemal uniemożliwia stosowanie takich wzmacniaczy zabudowanych w skrzyni transportowej. No chyba, że jest to rack „dedykowany” ze specjalną, boczną perforacją, ale każdy chyba przyzna, że to znacznie komplikuje coś, co powinno być proste. Osobiście uważam (podobnie jak np. firma EV) że najlepszym rozwiązaniem jest przepływ powietrza od przodu do tyłu wzmacniacza, choćby dlatego, że powietrze z przodu zawsze będzie chłodniejsze niż to, które znajduje się we wnętrzu racka. Niestety, nie ma żadnych „norm” w tym zakresie i każda firma robi tak, jak jest jej wygodnie i dlatego najbezpieczniej jest korzystać ze wzmacniaczy jednego producenta, a jeśli planujemy zakupy w różnych firmach, bezwzględnie należy wcześniej ustalić, czy wzmacniacze będę „kompatybilne” pod względem sposobu chłodzenia.
I na tym zakończę kolejny felieton, choć oczywiście jest jeszcze wiele kwestii które mógłbym poruszyć jeśli chodzi o wzmacniacze mocy, ale uznałem, że być może korzystniej jest pisać mniej, ale za to częściej. Praktyka pokaże, czy to dobry pomysł.
Zachęcam oczywiście do zamieszczania komentarzy, bo i tym razem udostępniłem taką możliwość.
A „na deser” wklejam PDF, w którym znajduje się wersja oryginalna i tłumaczenie tekstu zamieszczonego w jednej z dyskusji w sieci na temat wzmacniaczy (w tym wypadku chodzi o starszy model American Audio) i ktoś bardzo słusznie wytyka nowym „wynalazkom” to, co ja już wielokrotnie podkreślałem w swoich felietonach, czyli marketingowe działania producentów, obliczone na niewiedzę potencjalnych nabywców. Teks jest krótki ale treściwy:
A tutaj filmik, na którym widać ten wzmacniacz od środka i jako pierwszy komentarz jest ten, który pozwoliłem sobie zamieścić:
https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=amA3dapp74g
Piotr Peto